ذخیره سازی در چیلر به روش برداشت یخ

فرایند شارژ و دشارژ در چیلر
فرایند شارژ و دشارژ در چیلر
اسفند ۱۹, ۱۳۹۷
ذخیره سازی یخ به روش «یخ روی کویل- ذوب خارجی» 
ذخیره سازی یخ به روش «یخ روی کویل- ذوب خارجی» 
اسفند ۲۰, ۱۳۹۷

ذخیره سازی در چیلر به روش برداشت یخ

ذخیره سازی در چیلر به روش برداشت یخ

ذخیره سازی در چیلر به روش برداشت یخ


این سیستم از یک دستگاه یخ ساز تشکیل شـده اسـت کـه روی مخـزن ذخیـره سـرمایی کـه حـاوی آب سرد و یخ است قرار دارد. این سیستم به صورت سریع به نیازهای سرمایی فرایندها پاسخ می دهد.
بسته به نیاز بار، حالت این سیستم به صورت اتوماتیک از تولید یخ به تولید آب سـرد تغییـر مـی یابـد. ایـن سیســتم نیــاز بـه ارتفــاع کــافی بــرای نصـب دســتگاه یــخ سـاز روی مخــزن ذخیــره ســرمایی دارد.
اواپراتور در این روش ذخیره سازی سرمایی یخ را به صورت لوله و یا صفحه تولید می کند.
آب از مخزن برداشت می شود و روی اواپراتورهای دستگاه یخ ساز می ریزد. این امر باعث سـرد شـدن بیشتر آب و یخ زدن آن روی اواپراتور می شود (شکل 15).
این سیستم هم به صورت تولید و برداشت یخ و هم به صورت تولید آب سرد عمل می کند.
بـه هنگـام حالـت اول، قسـمتی از آب ریختـه شـده روی صـفحه هـای اواپراتـور بـه لایـه هـای یـخ تبدیل می شود. این لایه ها به صورت دوره ای از صفحۀ اواپراتور جدا شـده، بـه داخـل مخـزن ذخیـرة سـرما ریخته می شوند. در حالت تولید آب سرد، آب برگشت از هوا سازها روی اواپراتورها ریخته می شـود و از آنجـا به مخزن پائین می رود. این آب سپس به توسط پمپ به کویل های هوا سازها رفته، سرما تولید می کند.

 

ذخیره سازی در چیلر به روش برداشت یخ

 

انتخاب دو حالت تولید یخ و تولید آب سرد به صورت اتوماتیک و براساس دمای آب ورودی به اواپراتور صورت می گیرد. چنانچه دمای این آب نزدیک دمای انجماد باشد، سیستم، حالت تولید یخ را بر مـی گزینـد.
در این حالت به صورت دوره ای گاز داغ بـه اواپراتـور رفـتهن، باعـث ذوب شـدن لایـۀ یـخ چسـبیده بـه آن می شود. بدین ترتیب یخ های تولید شده از اواپراتور جدا و به مخزن می ریزند.
در حالت تولید آب سرد، چرخۀ دیفراست عمل نمی کند. ظرفیت سـرمایش و نیـز رانـدمان همـراه بـا دمای آب برگشت به اواپراتور تغییر می کند.
کل سیستم اغلب به صورت پکیج در کارخانه ساخته شده، به مشتری فروخته می شود.
در سیســتم برداشــت یــخ»« دمــای اواپراتــور در حالــت تولیــد یــخ بــه 15-26 درجــه فارنهایــت می رسد. در حالـت تولیـد آب سـرد ایـن دمـا بـه 34 درجـه فارنهایـت و بیشـتر مـی رسـد کمپرسـورهای این سیستم اغلب رفت و برگشتی و پیچی (Screw) می باشند. برای سیستم های بزرگ تر از چندین مـدول که با آمونیاك کار می کنند استفاده می شود. تولیـد یـخ و جداسـازی آن از اواپراتورهـا بـه صـورت دوره ای و بــه توســط تــایمر انجــام مــی شــود. بــرای مثــال، دســتگاه در 10-30 دقیقــه یــخ تولیــد مــی کنــد و سپس به مدت 20-60 ثانیه یخ از جدارة اواپراتور جدا می شود. این زمان ها خیلی مهم هستند، زیـرا زمـان بیشـتر در تولیـد یـخ، ضـخامت یــخ هـا را زیـاد مـی کنـد. چنانچــه بـرای ذوب یـخ هـا زمـان بیشــتری در نظر گرفته شود، راندمان کاهش می یابد.
مخـزن هـای ایـن سیسـتم مـی تواننـد در هـر جـای سـاختمان قـرار گیرنـد. بایـد بـالای مخـزن برای نصب دستگاه یخ ساز فضای بازی موجود باشد. همچنین مخزن ها باید به خوبی عایق شوند.

چگونگی عملکرد و استراتژی های کنترل :


این سیستم در هر سه حالت عملکرد :

  • ” ذخیره سازی کامل”
  • ” ذخیره سازی ناکامل، هم ترازی بارها”
  • ” ذخیره سازی ناکامل، دماند محدود”، می تواند کار کند.

از سیستم برداشت یخ برای زمانی که ظرفیـت چیلـر کم اسـت و تکیـه بـر ذخیـرة سـرمایی اسـت، استفاده می شود. (در این حالت حجم ذخیرة سرمایی زیاد و ظرفیت چیلرها کم است، زیـرا در ایـن سیسـتم هزینه های ذخیره سازی کم و هزینه های تهیه و نصب تجهیزات سرمایش زیاد است) ذخیره سـازی هفتگـی از مواردی است که در آن از سیستم «برداشت یخ» به خوبی استفاده می شود.
در این سیستم برخی طراحان، از یـک چیلـر متعـارف (بـدون ذخیـره سـازی) بـرای حـذف بـار پایـه استفاده می کنند. ذخیرة یخ نیز باعث کاهش دماند اوج می شود.
در مـورد عملکـرد پـاره بـار، لازم اسـت تـا مشـخص شـود کـه آیـا مـی خـواهیم عملکـرد براسـاس «رجحان چیلر» باشد یا «رجحان ذخیره سرمایی» این امـر از طریـق مقایسـۀ هزینـه هـای “تـن، سـاعت” سرمایه ذخیره شده با “تن، ساعت” سرمایش مستقیم انجام می شود.
سیستم «برداشت یخ» به خوبی با روش کنترل مبتنی بر »رجحان چیلر« هم خوانی دارد. بدین ترتیـب تنها زمانی از سرمایش ذخیره شده استفاده می شود کـه بـار از ظرفیـت چیلـر بیشـتر باشـد. در ایـن حالـت تجهیزات سرمایش با حداکثر ظرفیـت خـود کـار مـی کننـد. زمـانی کـه بـار کمتـر از ظرفیـت چیلـر شـد، ظرفیت اضافی ذخیره می شود. وقتی بار بالاتر از ظرفیت چیلر رفت، بار اضافی به توسط سرمای ذخیره شـده پاسخ داده می شود.
در »رجحان ذخیره سازی« بارهای سرمایی ساختمان تا حد ممکـن بـه توسـط سـرمای ذخیـره شـده پاسخ داده می شوند. و تنها زمانی چیلر به راه می افتد که سـرمای ذخیـره شـده کـافی نباشـد. بـرای انجـام این روش لازم است تا سیستم کنترل، مقدار بار هر روز را بداند و یا تخمین بزنـد. در ایـن حالـت، چیلرهـا را می توان به اندازه مورد نظر به کار برد.

این سیستم ها از مخزن های اتمسفریک (مخزن هایی که بـه اتمسـفر راه دارنـد) اسـتفاده مـی کننـد و مسائل مختلف مربوط به تفاوت دو فشار را که در مورد سیسـتم هـای ذخیـره سـازی آب سـرد گفتـه شـد به همراه دارند.
تصفیه آب و جلوگیری از خوردگی در این سیستم از اهمیت برخـوردار اسـت. زیـرا آب داخـل مخـزن حاوی اکسیژن زیادی است.
چنانچه فشار مدار توزیع زیاد باشد، می توان از مبدل صفحه ای برای جدا کردن دو مدار استفاده کـرد. این امر تصفیه آب و جلوگیری از خوردگی را در مدار توزیع آسان می کند. زیـرا در ایـن حالـت مـدار توزیـع و مصرف کننده ها جزئی از یک سیستم بسته را تشکیل می دهند که بایـد ماننـد سـایر سیسـتم هـای مـدار بسته به آنها توجه شود.
باید بین خروجـی مبـدل و ورودی سیسـتم »برداشـت یـخ« از لولـه هـای مقـاوم در برابـر خـوردگی مانند PVC استفاده کرد.
می توان در این سیستم از دو سری پمپ، یکی برای سیرکولاسیون آب سرد روی اواپراتورها و دیگـری بـرای سیرکولاسـیون آب سـرد در مـدار توزیـع و بارهـا، اسـتفاده کـرد همچنـین مـی تـوان بـه جـای ایـن دو سری پمپ، از یک سری پمپ برای هر دو مدار استفاده کرد شکل (16) این حالت ها را نشان می دهد. مقدار جریان آب سرد ریخته شده روی اواپراتور را باید ثابت نگه داشت.

 

ذخیره سازی در چیلر به روش برداشت یخ ذخیره سازی در چیلر به روش برداشت یخ

همچنین، اغلب دمای آب سرد رفت به بارها ثابت نگه داشته می شود. این امر از طریـق تغییـر مقـدار آب در گردش در مدار توزیع صورت می گیرد (یا از طریق استفاده از پمپ دور متغیر و یا از طریق کنـار گـذر دادن قسمتی از آب برگشت از مبدل صفحه ای) در شکل فوق ( c) از یک پمـپ دور متغیـر در طـرف مخـزن استفاده شده است. با توجه بـه ایـن کـه دمـای آب سـرد رفـت بـه سیسـتم، در ایـن روش ذخیـرة سـرمایی به 34-36 درجه فارنهایت می رسد،برابر بـا 24 درجـه فارنهایـت و یـا بیشـتر مـی گـردد بـدین ترتیـب اندازه کویل ها، فن ها و کانال ها می توان به صورت قابل ملاحظه ای کاهش یابد.
چنانچه سیستم تهویه مطبوع ساختمان در آخـر هفتـه خـاموش باشـد، بارهـای سـرمایش اولـین روز پس از تعطیلات آخر هفته افزایش می یابد. در این شرایط مخزن ذخیره باید بر اساس پروفیل بار در ایـن روز انـدازه گــذاری شـود، ولــی تجهیـزات ســرمایش بایـد براســاس پروفیـل بــار در روزهـای عــادی تابســتان اندازه گذاری شود.
ظرفیت سیستم »برداشـت یـخ« بـه همـراه کـاهش و یـا افـزایش دمـای کنـدانس تغییـر مـی کنـد. دمای کندانس وابسته به دمای هوای بیرون است. تغییرات دمای کندانس بایـد بـه هنگـام محاسـبۀ ظرفیـت و انتخاب تجهیزات »برداشت یخ« به حساب آید.
زمانی که کندانسور و یا برج خنک کن برای سیستم انتخـاب مـی شـود، مقـدار گرمـای حـذف شـده (Heat Rejection) باید براساس بالاترین ظرفیـت سیسـتم حسـاب شـود. از آنجـا کـه ظرفیـت سیسـتم برداشت یخ همراه با دمای سیال ورودی به او اپراتور تغییر می کند، بایـد در ایـن زمینـه دمـای آب برگشـت مناسب مورد استفاده قرار گیرد. برای مثـال، در یـک سیسـتم ذخیـره کامـل (Full Storage) کـه در آن چیلر »برداشت یخ« تنها برای شارژ مخزن در حال کار است، مـی تـوان تصـور کـرد کـه حـداکثر دمـای آب برگشت به اواپراتورها 32 درجه فارنهایت باشد. ولی چنانچه در این دورة شارژ، قسمتی از سـاختمان نیـاز بـه سرمایش داشته باشد، دمای آب برگشت افزایش می یابـد و از آنجـا ظرفیـت دسـتگاه و مقـدار کـل گرمـای حذف شده، زیاد می شود. این امر باید در انتخاب کندانسور به حساب آید. همچنین بارهای اضـافی احتمـالی آینده و یا تغییر در تعرفۀ برق در ساعت های اوج و یا محدوده ساعت های اوج همه مـی تواننـد باعـث شـوند تا دستگاه در حالت «بار ناکامل» استفاده شود. ایـن امـر مقـدار گرمـای حـذف شـده را افـزایش مـی دهـد.
بـدین ترتیـب، ماننــد سـایر سیسـتم هــای ذخیـرة ســرمایی، چنانچـه ظرفیـت کندانســور کـافی نباشــد، ظرفیت سیستم می تواند بسیار کاهش یابد.
چنانچه حجم ذخیرة سرمایی مشخص شود، می توان ابعاد مخزن را محاسـبه کـرد. تجربـه نشـان داده اســت کــه بــرای سیســتم ذخیــره ســرمایی بــه روش «برداشــت یــخ» مــی تــوان حجــم مخــزن را براساس به دست آورد.
برخلاف سایر روش هـای ذخیـره سـازی بـا یـخ، عملکـرد شـارژ در سیسـتم »برداشـت یـخ« در کـل سیکل شارژ ثابت بر جای می ماند و وابسته به مقدار یخ داخل مخزن نمی باشد.
دمای آب سرد خروجی از مخزن (آب سرد رفت) در این سیستم می تواند به 34-36 درجـه فارنهایـت برسد. این دما تا جایی که 80 درصد یخ داخل مخزن ذوب شود، برجای مـی مانـد. در ایـن نقطـه دمـای آب  شروع به افزایش چشمگیر می کنـد. شـکل (17) رابطـۀ میـان درصـد ذوب یـخ و دمـای آب سـرد خروجـی از مخزن را نشان می دهد.
هزینه های تهیه و نصب تجهیزات «برداشت یخ» تقریبا زیاد اسـت، ولـی هزینـه هـای مخـزن ذخیـره نسبتاً کم است. از این رو در این سیستم سعی می شود تا تجهیزات تـا حـد امکـان کوچـک و مخـزن بـزرگ انتخاب شود.
برخلاف دیگر سیستم های ذخیره سازی بـا یـخ، رانـدمان ایـن سیسـتم بـه میـزان یـخ ذخیـره شـده در آن وابسته نیست. یخ با ضخامت حدود 0/25 اینچ روی جدارة خارجی او اپراتور ایجاد می شـود. از ایـن رو دمای مکش تقریبا ثابت می ماند. البته اتلاف ناشی از چرخـۀ دیفراسـت بخشـی از مزایـای رانـدمان مناسـب مربوط به ضخامت کم یخ را در این سیستم از بین می برد.

رانــدمان کمپرســورهای ایــن سیســتم در محــدوده یــا  اســت.چنانچه حذف گرما به توسط کندانسورهای تبخیری انجام شود، راندمان بهتر خواهد بود. همچنین اگر دمـای آب برگشت افزایش یابد، رانـدمان بیشـتر مـی شـود. شـکل(18) تغییـرات رانـدمان را بـا دمـای آب ورودی نشان می دهد.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Call Now Buttonتماس - بخش فروش